荒漠草原植物抗旱生理生态学研究进展

荒漠草原植物由于长期在干旱环境下生存,形成了一系列抵御干旱逆境的生理生态机制.研究其生理生态学适应机制,对当前植物抗逆育种、生态环境恢复和作物抗旱性能评价等都具有重要意义.简要回顾了近20年来国内外在荒漠草原植物生理生态学方面的研究进展,包括形态结构、水势和渗透调节、光合和水分利用效率、蒸腾和气孔导度以及种群和群落等对水分胁迫的响应,并结合各个领域当前采用的主要实验手段进行了评述.进而分析了我国在上述领域的研究现状和应予以重点关注的问题.     

外源甜菜碱对NaCl胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗抗性的影响

甜菜碱(glycine betaine, GB)作为一类重要的渗透调节物质,与提高植物抗逆性密切相关。为了探究外源甜菜碱对NaCl胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa)种子萌发及幼苗抗逆性的影响,本研究选取‘甘农3号’紫花苜蓿为供试材料,采用150 mmol·L–1的NaCl溶液模拟中度盐胁迫,设置外源甜菜碱6个梯度浓度(0、10、20、30、40、50 mmol·L–1),并采取叶施和根注两种施用方式,分别对种子萌发和盆栽幼苗生长进行处理,通过分析种子萌发过程及幼苗期生长过程中的相关指标,探究外源甜菜碱缓解NaCl对苜蓿胁迫的生理机制。结果表明:1)苜蓿受到NaCl胁迫后,种子萌发期的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚芽胚根长显著降低(P 0.05),苗期的株高、组织含水量、叶绿素、可溶性糖、游离脯氨酸各指标显著降低,MDA显著升高,SOD、POD及CAT的活性增强。2)添加不同浓度的外源甜菜碱后,6项萌发性状和8项生理抗逆指标都显著升高,MDA显著降低。结果显示,叶施30 mmol·L–1与根注40 mmol·L–1时抗逆效果最佳,不仅有效提高了苜蓿种子及幼苗的抗盐能力,还能促进苜蓿在盐渍环境下的生长发育。     

丛枝菌根真菌对植物抗旱性研究进展

植物作为固着生物,采取多种策略应对各种外界刺激和胁迫环境,其策略之一就是与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)建立共生关系。AMF可与80%以上的陆地植物形成共生关系,促进植物生长发育,提高植物抗旱性。AMF增强植物的抗旱性机制主要包括促进土壤团粒结构形成、改善根系构型、提高植物吸收水分能力、增强植物营养摄取、提高植物光合能力及水分利用效率、降低植物氧化损伤、强化渗透调节能力、调节内源激素水平及诱导相关基因的表达。本文从形态、生理生化及基因表达等层面综述了近年来国内外有关AMF提高植物抗旱性方面的研究进展,并提出当前研究存在的问题及今后研究的建议,为加快AMF这一高效生物技术的应用提供帮助。     

丛枝菌根真菌对植物抗旱性研究进展

植物作为固着生物,采取多种策略应对各种外界刺激和胁迫环境,其策略之一就是与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)建立共生关系.AMF可与80％以上的陆地植物形成共生关系,促进植物生长发育,提高植物抗旱性.AMF增强植物的抗旱性机制主要包括促进土壤团粒结构形成、改善根系构型、提高植物吸收水分能力、增强植物营养摄取、提高植物光合能力及水分利用效率、降低植物氧化损伤、强化渗透调节能力、调节内源激素水平及诱导相关基因的表达.本文从形态、生理生化及基因表达等层面综述了近年来国内外有关AMF提高植物抗旱性方面的研究进展,并提出当前研究存在的问题及今后研究的建议,为加快AMF这一高效生物技术的应用提供帮助.     

丛枝菌根真菌接种对白车轴草耐盐性的影响

丛枝菌根真菌(AMF)可与植物共生形成复杂的菌丝网络,影响植物生长及抗逆能力。目前关于AMF对白车轴草耐盐性的影响尚存争议,本研究采用盆栽试验,研究在盐胁迫条件下(NaCl浓度为150 mmol·L^-1),接种AMF对拉丁诺白车轴草耐盐性的影响。结果表明,在盐胁迫条件下,与对照相比,白车轴草的生长与生理指标均受到抑制。盐胁迫下接种AMF后,白车轴草株高、干重、PSⅡ最大光能转换效率和相对含水量均有增加,丙二醛(MDA)含量以及相对电导率有所降低,渗透调节物质均有提高,其中可溶性糖(SS)和游离脯氨酸(Pro)含量分别提高了32.03%和9.42%。说明盐胁迫抑制白车轴草的生长,接种AMF增强了白车轴草抗逆适应能力,促进白车轴草的生长,增加渗透调节物质含量,提高白车轴草耐盐胁迫的能力。     

退化伊犁绢蒿荒漠草地主要植物生理生态适应性研究

为揭示退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地植物对放牧胁迫的抗逆生理机制,于2007年4月运用野外实地采样结合室内样品测定的方法,选取其3个层片的代表植物伊犁绢蒿、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和伊犁郁金香(Tulipa iliensis),从未退化、中度退化、重度退化和极度退化4个演替阶段分别进行植物生理特性的研究。结果表明:随着草地演替的增强,3种植物叶片各指标呈现一定的波动性,可溶性糖含量(WSS)总体表现出下降趋势,光合色素、可溶性蛋白质、游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)总体表现出上升趋势;生理生态适应性均表现为未退化阶段与其他各退化阶段存在显著差异。不同强度的放牧胁迫下,3种植物表现出不同的生理响应机制,随草地放牧压力增大,伊犁绢蒿生理调节能力先增强后减弱,极度退化阶段其生理适应能力严重削弱;叉毛蓬生理调节能力较强,表现为适应放牧胁迫;伊犁郁金香生理调节能力逐渐减弱。     

植物抗寒冻、抗旱、耐盐基因工程研究进展

综述了植物在各种环境胁迫下通过诱导相关胁迫基因的表达、进而激活相应的保护代谢途径,同时对抗逆信号传导和转录因子等的研究也作了概述,并综述了近年来国内外克隆、鉴定的抗逆基因的作用机制,及它们转入植物体内引起的植物抗性表达等。     

褪黑素调控草类植物生长发育及抗逆性功能研究进展

褪黑素是一种广泛存在于植物体内的小分子吲哚胺类激素，现有研究已明确其合成途径、分解代谢和生理功能。褪黑素作为信号分子可调节植物昼夜节律、种子萌发、根和花发育，还有利于增强植物对各种逆境胁迫的抵御能力。本文总结了褪黑素调控草类植物生长发育的生理功能，重点阐述了褪黑素在草类植物非生物胁迫和生物胁迫响应中的调控作用，并对其在草类植物生长发育与抗逆性功能研究以及在抗逆育种中的应用前景进行了展望，以期为利用褪黑素提高草类植物抗逆性、提升牧草产量和品质提供参考依据。     

甜菜碱对猪机体抗应激能力的研究进展

猪群通常会因生理、环境或生产环节等因素的变化而发生应激,严重影响养猪生产。在生产中甜菜碱可以提高猪的抗应激能力。本文综述了甜菜碱在提高猪群采食量、改善肝脏脂质代谢、调节肠道渗透压等方面的研究进展,以期为甜菜碱作为饲料添加剂在养猪上的应用提供文献支撑。     

外源甜菜碱对桑树抗盐生理的影响及其作用机理的研究

为探讨提高桑树抗逆境反应的新途径,对桑树扦插幼苗叶面喷施甘氨酸甜菜碱,调查外源甜菜碱对桑树生长发育及抗盐生理的影响,测定不同处理条件下桑树体内的甜菜碱含量。试验结果表明:在盐胁迫条件下,叶面施用甜菜碱可以提高叶片中叶绿素、可溶性糖及脯氨酸的含量,并保持叶片适当含水率和K+/Na+离子平衡,减轻盐胁迫对桑树枝叶生长的抑制作用。盐胁迫或叶面喷施甜菜碱均可显著诱导桑叶和根部内源甜菜碱的合成与积累,表明桑树属于甜菜碱积累型植物,外源甜菜碱对桑树抗盐性的增强效应可能与甜菜碱积累及相关生理过程有关。     

Reconsidering betaine as a natural anti-heat stress agent in poultry industry: a review

Betaine is found ubiquitously in plants, animals, microorganisms, and rich dietary sources including seafood, spinach, and wheat bran. The chief physiological role of betaine is to function as a methyl donor and an osmolyte. Betaine also acts as an osmolyte, to maintain the avian’s cellular water and ion balance to improve the avian’s capacity against heat stress via preventing dehydration and osmotic inactivation. It helps in maintaining the protective osmolytic activity, especially in heat-stressed birds. Betaine may promote various intestinal microbes against osmotic variations and thus improve microbial fermentation activity. Previous studies showed that dietary supplementation of betaine in poultry diets could positively affect nutrients’ digestibility, reduce abdominal fat weight, and increase breast meat yield. In addition, betaine has been reported to protect internal organs and boost their performance. Its inclusion in poultry diet is sparing essential amino acids like choline and methionine. In addition, it may play an important role in lean meat production by positively affecting the lipid metabolism with increased fatty acids catabolism and thus reducing carcass fat deposition. The aim of this review article was to broaden the knowledge regarding betaine and its importance in the poultry industry to cope with the heat stress problem. Moreover, it should be added to the diet as a natural anti-stressor through different routes (water/feed) to overcome the heat stress problem. However, further studies need to be conducted at the genetic and molecular basis to elucidate the mechanism behind the betaine as a natural anti-heat agent to decrease the heat stress problem in the poultry industry.     

盐胁迫下黑果枸杞幼苗对外源甜菜碱的生理响应

以盐生植物黑果枸杞（Lycium ruthenicum）幼苗为试验材料,在300 mmol·L-1 NaCl胁迫下,用0.5、1.0和2.0 mmol·L-1甜菜碱根灌处理,第7和14天时测定黑果枸杞幼苗叶片主要生理指标的变化。结果表明,在盐胁迫下,黑果枸杞叶片叶绿素总量、质膜相对电导率、MDA、脯氨酸和可溶性糖含量均显著增加;在等盐分胁迫下,黑果枸杞幼苗经过甜菜碱处理后,MDA和膜透性伤害率显著降低,叶绿素总量、脯氨酸和可溶性糖的含量显著提高,并随胁迫时间的延长,有效抑制了MDA的产生,缓解了对细胞膜的伤害,同时进一步提高了叶绿素总量、脯氨酸和可溶性糖的含量。说明盐胁迫下施用适宜浓度的甜菜碱可改善黑果枸杞幼苗的耐盐能力,提高其对盐胁迫逆境的适应性。     

外源甜菜碱对低温胁迫下结缕草生理特性的影响

甜菜碱作为一种重要的渗透调节物质,与低温胁迫下植物的抗逆性有着密切的联系。为了探讨不同浓度外源甜菜碱对低温胁迫下结缕草相关生理指标的影响,本实验以结缕草‘青岛’品种为实验材料,分别采用0,50,100和150 mmol/L 的甜菜碱进行叶面喷施,在8/2℃(白天/夜间)的培养箱中连续处理28 d,以正常管理(28/24℃)作为对照。结果表明:外源甜菜碱能够有效缓解低温胁迫下结缕草坪观质量和叶绿素含量的下降,减少电解质渗透率和丙二醛含量的升高,显著提高SOD、POD、CAT和APX的活性,从而降低H₂O₂和O2·-的累积,同时,外源甜菜碱还可以提高低温胁迫下结缕草可溶性蛋白和脯氨酸的含量,增强渗透调节能力,进而增强结缕草对低温胁迫的抵抗性。其中,外施100 mmol/L甜菜碱对提高结缕草的耐低温能力的效果最为显著。     

环境胁迫下γ-氨基丁酸对植物生长调控的研究进展

植物的种子萌发和生长发育受到多种环境因素的制约.不良环境会造成种子萌发延迟,出苗不齐,幼苗素质减弱等,并可能引发植物的胁迫反应.γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一种近年来广泛应用于调节植物应激适应的信号物质.本研究通过阐述GABA在植物体中的作用,分析环境胁迫下GABA产生的生理机制,...     

甜菜碱的生理学功能及其在畜牧生产中应用的研究进展简

甜菜碱及其盐酸盐作为一种高活性的甲基供体,在甲基代谢中起着重要的营养调控作用,同时具有调节体内渗透压、促进脂肪与氨基酸代谢、增强蛋白质合成和改善肉品质等重要作用,故甜菜碱作为一种新型、安全的营养性添加剂在饲料工业和动物生产中得到了越来越广泛的应用。作者综合近年来国内外有关甜菜碱的文献报道,就其生理学功能及其在畜牧生产中的应用进行综述。     

AM真菌提高植物抗逆性的机制

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是自然界中最广泛的植物共生真菌,可以提高宿主对生物和非生物逆境的抗性。AM真菌能通过改善养分吸收、增加渗透调节物质的积累,提高抗氧化酶类活性、强化渗透调节作用并维持植物内源激素平衡,增加生长素的合成,调节碳氮代谢,刺激胁迫诱导基因表达,增强植物根系及菌丝本身对重金属元素的固持作用等提高植物对非生物逆境(如干旱、高低温、重金属、盐碱)的抗性;并能通过构建菌丝网络,形成对根部入侵病原真菌的机械屏障,增强抗病性相关酶活性,合成与抗病性相关的次生代谢产物,增强抗病、虫相关基因的表达,菌丝传递抗虫防御信号,能提高邻近植株的抗虫性,增强植物的抗病虫能力。本文归纳了近几年来国内外有关AM真菌影响植物抗逆性及其作用机理的研究进展,并对AM真菌在促进植物抗逆性方面的研究作了展望。     

水分胁迫下苜蓿品种抗旱生理生化指标变化及其相互关系

研究在水分胁迫下4个紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种抗旱生理生化指标的变化及其相互关系。结果表明:叶片水分饱和亏缺、甜菜碱含量、甜菜碱醛脱氢酶活性和脱落酸含量在水分胁迫下明显增加,品种间差异显著;叶片水分饱和亏缺在中度和重度胁迫下明显增加,其中WL323和皇后苜蓿较高,Vector和敖汉苜蓿较低;WL323和Vector苜蓿甜菜碱含量随着水分胁迫强度的增加而增加,皇后和敖汉苜蓿表现出先增加后降低的趋势,含量较高的是Vector和敖汉苜蓿;Vector苜蓿的甜菜碱醛脱氢酶活性随着胁迫强度的增加而增加,皇后、WL323和敖汉苜蓿呈单峰变化,在中度胁迫下达到最大值;在水分胁迫下ABA含量明显增加,其中变化最大的是敖汉苜蓿,WL323苜蓿变化最小;脱落酸通过甜菜碱醛脱氢酶间接影响苜蓿叶片在水分胁迫下甜菜碱的积累;敖汉苜蓿的抗旱性最强,其次是Vector,WL323和皇后苜蓿抗旱性较弱。     

NaCl在四翅滨藜适应渗透胁迫中的作用

泌盐盐生植物四翅滨藜是一种多年生C₄灌木,具有良好的适应盐碱和干旱环境的能力。前期研究发现,通过将过量Na⁺转运至叶表面盐囊泡、增加Na⁺对渗透势的贡献以提高植株保水能力是四翅滨藜耐盐的主要策略,且100 mmol·L^-1 NaCl可显著刺激其生长。为进一步探究NaCl是否有助于缓解渗透胁迫对四翅滨藜生长的不利影响,本研究分别用不含和含有100 mmol·L^-1 NaCl的山梨醇引起的总渗透势为-0.2和-0.5 MPa的1/2 Hoagland营养液处理5周龄四翅滨藜幼苗5 d。结果表明,在渗透胁迫下,NaCl的添加可增加叶片相对含水量、提高净光合速率以及降低叶渗透势(Ψ_s),从而促进四翅滨藜的生长。NaCl的添加还显著增加了茎叶组织及叶盐囊泡中的Na⁺积累并提高了Na⁺对叶Ψ_s的贡献,且对茎叶组织中K⁺含量影响较小。此外,渗透胁迫下,添加一定浓度NaCl显著增加了植株中游离脯氨酸和甜菜碱含量,它们除作为保护剂减轻渗透胁迫损伤外,还参与植株的渗透调节,从而进一步提高四翅滨藜对渗透胁迫的适应性。综上所述,适宜浓度的NaCl的确能够有效缓解渗透胁迫对四翅滨藜生长的不利影响。     

细叶百合LpWRKY20基因对非生物胁迫的响应及抗旱性分析

以细叶百合LpWRKY20基因为研究对象,通过荧光定量(qRT-PCR)分析该基因在不同非生物胁迫中的表达,结果表明,在不同非生物胁迫中该基因表达量存在差异。利用叶盘法将pBI121-LpWRKY20-GFP植物表达载体转入烟草并获得转基因株系。在干旱胁迫条件下,转基因植株的表型优于野生型;转基因植株超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性均高于野生型,且随着时间的延长这种清除体内自由基的能力在显著升高,而丙二醛(MDA)含量均低于野生型,说明转基因植株细胞膜受损程度较低,具有较强的自我修复能力。干旱条件下表型及生理指标的变化均表明转基因植株具有较强的抗旱性,初步推断LpWRKY20具有抗旱的功能。     

外源甜菜碱对低温胁迫下紫花苜蓿幼苗生理特性的影响

本研究以‘甘农5号’紫花苜蓿（Medicago sativa L ‘Gannong No.5’）品种为实验材料,设置两种施加方式（叶施、根施）和六个外源甜菜碱浓度（0,10,20,30,40和50 mmol·L^-1）处理苜蓿幼苗,在低温（4℃）胁迫7 d后测定其生长和相关生理指标,探究外源甜菜碱缓解苜蓿低温胁迫的生理机制。结果表明,叶施和根施外源甜菜碱均能够有效缓解低温胁迫下苜蓿幼苗苗长、根长、地上及地下生物量和叶绿素含量的降低,增加可溶性糖和游离脯氨酸的含量,减少叶片相对膜透性和丙二醛含量的升高,显著提高抗氧化酶活性以及非酶抗氧化物质含量,同时,外源甜菜碱还可以促进低温胁迫下苜蓿幼苗内源甜菜碱的积累和甜菜碱脱氢酶活性,增强渗透调节能力,进而提高苜蓿对低温胁迫的抗性。通过隶属函数分析得出,叶施30 mmol·L^-1和根施40 mmol·L^-1的外源甜菜碱对缓解苜蓿幼苗低温胁迫的效果最佳。